JPS6291836A - 粒子解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、フローサイトメータ等において、フローセル
に対する合焦機能を有する粒子解析装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ フローサイトメータ等に用いられる粒子解析装置では、
フローセルの中央部の例えば２００　ｇｍＸ２００μｍ
の微小な矩形断面を有する流通部内を、シース液に包ま
れて通過する血球細胞などの検体粒子にレーザービーム
を照射し、その結果子ずる前方及び側方散乱光により、
検体の形状・大きさ・屈折率等の粒子的性質を得ること
が可能で４１・）る、また、蛍光剤により染色され得る
検体に対しては、ｉｈ光を検出することにより、検体を
解析するための爪要な情報を求めることができる。

フローサイトメータ笠において正確な測定を行うために
は、検体粒子以外の物体からの信号がｉＬ人しないよう
に、４１１光用対物レンズにより正確に検体粒子或いは
その極〈近傍からの光束のみを集光させると共に、検体
粒子の流れの軸と光軸とを１１：、確に一致させなけれ
ばならない。そのために、対物レンズにより焦点調製を
行う必要があるが、次に述べるような不便な要素が幾つ
かある。

（１）操作者が目視によって手動で軸調製を行っている
ために、操作が繁雑であり十分にｉＥ確な光軸調製を行
うことが困難である。

（２）測定中に焦点の移動が生じた場合においてもその
確認が不可能なため、測定途中における疑似信号の混入
の有無を判断できず、データの信頼性について不安があ
る。

（３）ノズルやフローセルの交換の度に焦点調製を必要
とし、測定に手間が掛かる。

［発明の目的］ 本発明の［ｊ的は、フローセルの前面及び後面からの反
射光の位置関係を検出することにより、フローセルの光
軸中心に対する焦点調製を自動的にかつ正確に行いイ１
？る粒子解析装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は。

フローセル内のｌＩｔ通部を流れる検体粒子にレーザー
光を照射して、検体粒子による散乱光及び蛍光を測光す
る装置において、光路の中心から片側に偏心したスリッ
トを有するアパーチャマスクを経て前記フローセル内へ
投影する合焦検出用光源からの投影光に対する前記ブロ
ーセルの前面及び後面からの反射光を検知して合焦検出
を行う焦点検出部と、前記フローセルの焦点位置の調製
を行う信号処理部とを具備することを特徴とする粒子解
析装置である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図、第２図は４１１光光学系及び照明系の構成図で
あって、第１図はフローセルｌに流れるサンプル液流と
東行な方向から見た場合であり、第２図はサンプル液流
の断面方向から見た場合である。フローセル１には、上
のへ方向から被検体サンプルが注入されると同時に、Ｂ
方向からシース液が流入されている。フローセルｌの流
通部１ａでは、シース液がサンプル液流をその内部に包
み込み層流の状態で流れており、流体力学的な焦点合わ
せがなされ、Ｃ方向にドレインとして排出される。Ａｒ
”レーザー光源２から出射されるレーザー光は、結像レ
ンズ系３を通してブローセルｌの流通部ｌａ付近に結像
される。レーザー光の直進方向には、検体粒子による前
方散乱光を集光する対物レンズ４及び光検知器５が配置
されている。また、レーザー光の入射方向と直角な方向
の光＠ｌ二には、順次に凸レンズ６、凹レンズ７、赤外
光反射・可視光透過のグイクロインクミラー８、結像レ
ンズ９、絞り１０、凸レンズ１１、タイクロイックミラ
ー１２．１３、反射ミラー１４が配置買されている。

グイクロイックミラー１２はＡｒ”レーザー光の波長４
８８ｎｍよりも長波長の光を透過させる特性を有し、そ
の反射側には結像レンズ１５．４８８ｎｍの波長を通過
させるバリアフィルタ１６、オプチカルガイド１７が配
置されている。

また、グイクロインクミラー１３は緑色光痩射・赤色光
透過の特性を有し、その反射側には結像レンズエ８、バ
ンドパスフィルタ１９、オプチカルガイド２０が設けら
れている。反射ミラー１４の反射側には、結像レンズ２
１、赤色光を通過させるバリアフィルり２２、オプチカ
ルガイド２３が配置されている。

また、グイクロイックミラー８の反射側には、投影光学
系と測定光学系とから成る焦点検出部が設けられており
、先ず光軸りには投影光学系として順次に凸レンズ２４
、ハーフミラ−２５、アパーチャマスク２６．２７．赤
外光源２８が配置されている。更に、ハーフミラ−２５
の反射側にｉｉ、ａｌｌｌ光光学系としてバリアフィル
タ２９、光アレイセンサ３０が設けられている。

検体粒子によるレーザー光の前方散乱光は、対物レンズ
４、光検知器５で検出され、光検知器５の出力信号の大
きさと検体粒子の大きさには相関関係があるので、検体
粒子のサイズ決定に用いられる。また、蛍光を発光する
ように染色されている検体粒子は、通常では波長４８８
ｎｍのＡｒ”レーザー光の照射により、その反射光は緑
色又は赤色の蛍光を呈する。ＤＮＡ　（デオキシリポ核
酸）の量を検出するために用いられるＰＩは赤色蛍光を
発し、細胞膜表面抗原の検出に用いるＦＩＴＣは緑色蛍
光を発することが知られている。その他に、Ａｒ”レー
ザー光の照射による側方散乱光中には、検体粒子内部の
複雑な構造が反映されている。

このような側方散乱光からの情報を得るために、フロー
セル１からの側方散乱光は、凸レンズ６と凹レンズ７か
ら構成されている対物レンズ系及び結像レンズ９を通り
絞り１０の焦点位置に一旦結像される。側方散乱光は更
に凸レンズ１１を経て、グイクロイックミラー１２に達
するが、Ａｒ’レーザー光の波Ｌｖ：４８８　ｎ　ｒｒ
ｌよりもすσン皮長の光は、このグイクロイックミラー
１２で反射され、結像レンズ１５を経てバリアフィルタ
１６により４８８ｎｍの光のみがオプチカルガイド１７
の端面に結像され１図示しない光検知器に伝達きれＡｌ
ｌ！定される。

グイクロイックミラー１２を通過した光束のうち、緑色
光はグイクロイックミラー１３で反射ぶれ、結像レンズ
１８、緑色光のみを通過させる。＜リアフィルタ１９を
経てオプチカルガイド２０に入射する。更に、グイクロ
イックミラー１３を通過した光束は反射ミラー１４によ
り反射され、結像レンズ２１、赤色光のみを通過するバ
リアフィルタ２２を経てオプチカルガイド２３に入射す
ることになる。

次に焦点検出部においては、赤外光源２８は赤外光領域
の光を出射しており、第１図（ａ）に示すアパーチャマ
スク２７を透過した照射光は、（ｂ）に示すパターンを
有するアパーチャマスク２６、ハーフミラ−２５、凸レ
ンズ２４を経てグイクロイックミラー８に達し、ここで
左方に反射され凹レンズ７、凸レンズ６を介してフロー
セル１に投；杉される。ここで、マスク２７のパターン
の幅はフローセル１の流通部１ａの幅よりも多少小さく
なっており、投影光はフローセルｌの前面と後面で反射
される。しかし１反射効率を無視すれば、パターンの幅
は流通部１ａの幅からはみ出していてもよい。

アパーチャマスク２６のパターンはスリット部が・光軸
から偏心しており、マスク２７による指標をフローセル
１上に斜め方向から入射させるためのものであるが、投
影光束はこのアパーチャマスク２６を経由しているので
、フローセルｌがＩＦ常な位置、つまりその中心部が測
光光学系と光学的に共役な状態であれば５凸レンズ２４
と光学的に等価な位置にある光アレイセンサ３０上に第
３図のｄに示すような状態が得られる。第３図（ａ）は
フロ−セル１全体の光学共役な位置の関係、（ｂ）は２
０−セル１の前面及び後面からの反射光の位ｔ、（Ｃ）
はブローセルｌの前面及び後面からの反射光の光電変換
された出力波形をそれぞれ表している。このように、焦
点の位置が（ａ）に示すａ〜ｃ、ｅ−ｇのように前後に
ずれた場合には、（ｂ）に示す位置に結像され、（Ｃ）
に示す信号波形が光アレイセンサ３０から出力される。

このように焦点検出部において得られた信号波形は信号
処理部で解析され、焦点位置がずれている場合には自動
的に焦点調製が行われる。なお。

ここで行う焦点調製は、第１図、第２図における側方散
乱光の出射方向に対する焦点ずれを調製して、光学系の
焦点位置に移動させることであるが、前方散乱光に対し
ても同様の焦点検出部を配置してもよいことは勿論であ
る。

第４図は自動焦点調製のためのブロック回路構成図であ
り、光アレイセンサ３０かもの出力信号をピーク位置検
出ｒａｎ　３１で解析する。このピーク位置検出部３１
では、フローセル１の前面からの反射光に対応する信号
のピーク位置Ｐ１、後面からの反射光に対応するピーク
位置Ｐ２が得られ、加算器３２においてＰＩ＋Ｐ２を計
算し、更に、ｌｊ算器３３によりＰ二（Ｐｌ＋Ｐ２）／
２を求める。このＰは現在の投影光学系の合焦状！Ｅ、
つまり凸レンズ６、凹レンズ７から成る対物レンズ系の
焦点位古を示している。従って、ノ、（準位置設宇部３
４に予め設定しである光学的焦点位置データの出力Ｓと
、割算器３３からの出力（ｎ　Ｐを比較器３５において
比較し、Ｐ＝Ｓとなるようにセル駆動部３６に出力を送
り、フローセル１の位置を制御する。比較器３５におい
て、Ｐ）Ｓの場合とＰ（Ｓの場合ではセル駆動部３６に
対する駆動方向を変えて、フローセル１の中心を光学的
焦点位置に制御して自動合焦が行われることになる。

本実施例の焦点検出部においては、光アレイセンサ３０
としてＣＯＤを用いており、投影光によるフローセル１
からの反射光を電気的に走査させることにより信号波形
を抽出しているが、光電素′ｆ−Ｌこ機械的な駆動機構
を取り付けて走査を行っても同様の信号波形が得られる
。また、信号処理部にマイクロプロセッサを導入し各演
算をソフトウェアで行うようにすると、回路構成も簡単
になり、かつ同様の性能を得ることができる。なお、合
；Ｑ％調製はフローセルｌを移動させて行うのではなく
、対物レンズ系を調製するようにしてもよいことは云う
までもない。

［発明の効果］ 以］−説明したように本発明に係る粒子解析装置は、焦
点検出部からマスクパターンを２０−セルに投影し、フ
ローセルの前面及び後面からの反射光をノ、（に合焦検
出を行い、フローセルの中心を光学系の中心位置に相対
的に駆動させるので、従来の手動による焦点調製の繁雑
さから開放されると共に、高精度の焦点位置調製ができ
るために信頼性の高いデータが得られることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る粒子解析装置の一実施例を示し、第
１図、第２図は光学系の構成図、第３図はフローセル中
心と焦点位置関係の説明図、第４図は信号処理部及び駆
動部のブロック回路構成図である。 符す１はフローセル、ｌａは流通部、２はレーザー光源
、３は結像レンズ系、４は対物レンズ。 ５は光検知器、６は凸レンズ、７は凹レンズ、８．１２
．１３はグイクロインクミラー、９は結像レンズ、１５
．１８．２１はバリアフィルタ、１７．２０．２３はオ
ブチカルカ゛イド、２５はハーフミラ−１２６，２７は
アパーチャマスク。 ２８は赤色光源、３０は光アレイセンサ、３１はピーク
位置検出窓、３２は加算器、３３は割算器、３４は基準
位置設定器、３５は比較器、３６はセル駆動部である。 特、作出願人　　　キャノン株式会２１−〜　０） ）　　　Ｘ 第３図 （Ｏ）　　　　　　　　　　　（ｂ） ＪＬＩ頃 ０　乞ル仇面よ・ｊの反射 Ｍ３図 （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フローセル内の流通部を流れる検体粒子にレーザー
   光を照射して、検体粒子による散乱光及び蛍光を測光す
   る装置において、光路の中心から片側に偏心したスリッ
   トを有するアパーチャマスクを経て前記フローセル内へ
   投影する合焦検出用光源からの投影光に対する前記フロ
   ーセルの前面及び後面からの反射光を検知して合焦検出
   を行う焦点検出部と、前記フローセルの焦点位置の調製
   を行う信号処理部とを具備することを特徴とする粒子解
   析装置。 ２、前記アパーチャーマスクは該マスクを通過した光ビ
   ームが前記フローセルの流通部の幅内に入るようにした
   特許請求の範囲第１項に記載の粒子解析装置。 ３、前記信号処理部は、前記焦点検出部に設けた位置検
   出素子の出力信号から反射光のピーク位置を求める位置
   検出部、位置データの演算部、該演算部からの演算結果
   と正規の位置とを比較することにより偏差信号を出力す
   る比較器から構成した特許請求の範囲第１項に記載の粒
   子解析装置。